UNDERVANNSINSTALLASJO N AV BETONGMATTER

Transkript

1 UNDERVANNSINSTALLASJO N AV BETONGMATTER Hovedprosjekt utført ved Høgskolen Stord/Haugesund - Studie for ingeniørfag Sikkerhet, Brannteknikk Sikkerhet, HMS Maskin, Energi- og Prosessteknikk Av Vibece Nicolaisen Haugesund Våren 2005

2 FORORD Når man avslutter studiet på maskinlinjen, studieretning prosess- og energiteknikk, ved Høgskolen Stord/Haugesund er det obligatorisk å gjennomføre et hovedprosjekt. Hensikten med oppgaven er å vise at man kan bruke de kunnskapene man har tilegnet seg gjennom studiene. Oppgaven ble gitt av DeepOcean AS, Haugesund, som ønsket å få kartlagt i hvilken bølgehøyde det var mulig å utføre arbeidsoperasjonen: Undervanns installasjon av betongmatter. Til dette skulle analyseprogrammet simo benyttes, for så og sammenlignes med andre beregningsmetoder. Videre var det aktuelt å se på løfteanordningen på dekk, og om mulig fi nne alternative metoder for utføring av denne. Vil rette en stor takk til: Peter C Sandvik fra MARINTEK, som har bistått med hydrodynamikk beregninger og analyseprogrammet simo, og hvert tilgjengelig til alle døgnets tider! I tillegg en takk til: Jens C Lindaas, Veileder, Høgskolen Stord Haugesund Sveinung Soma, Ekstern veileder, DeepOcean AS Mats Bårdsen, DeepOcean Jan Nicolaysen, Nordscrap AS Martin Mathisen, Polytec Torleif Lothe, Polytec Trond Stokka Meling, Statoil Oswald A Olsen, Statoil Torgeir Hildre, Skipsteknisk AS Birgitte Velde, Seven Design Roger Karlsen, Østensjø Rederi AS Vibece Nicolaisen 2

3 SAMMENDRAG Oppgaven ble gitt av DeepOcean AS, Haugesund, som er et ekspanderende fi rma innen undervannsteknologi og tjenester. DeepOcean AS ønsket å få belyst begrensningene ved legging av betongmatter over gassrørledningen Ormen Lange med hensyn på signifi kant bølgehøyde. Videre om det var mulig, på en enkel og tidsbesparende måte å håndtere løfterammen ved montering/ demontering av matter, og manøvrering på dekk. Til løsing av oppgaven ble det tatt i bruk tre metoder for beregning av akseptabel bølgehøyde. Det Norske Veritas reglement, rent teoretisk metode, og data analyseprogram lånt fra Marintek, Trondheim. Alle tre metodene kom frem til forskjellige resultater. Den mest avanserte og realistiske metoden, analyseprogrammet, kom frem til at signifi kant bølgehøyde før rykk i vaier er 2,5m. Medregnet rykklast, når en tar hensyn til løftekapasiteten til kranen kan den signifi kante bølgehøyden økes til oppunder 4,0m. Ved 4,0m, er hele kranens kapasitet på 100 tonn benyttet. I følge DNV`s beregninger kan signifi kant bølgehøyde før rykk settes til 1,0m. De teoretiske beregningene kom til at bølgeperioden er av betydning for resultatet, signifi kant bølgehøyde før rykk ble fra 4,5-7m. Ved lang bølgeperiode, kunne signifi kant bølgehøyde økes. Flere alternative metoder er vurdert med hensyn på hydrodynamiske krefter i plaskesonen, og dekkshåndtering. Ingen av dem viste seg å være gunstige, en spesiell begrensning var betongmatten, som tålte svært lite. 3

4 INNHOLDSFORTEGNELSE Forord...2 Sammendrag...3 Innholdsfortegnelse...4 KAPITTEL 1 INNLEDNING Bakgrunn og historikk Målsetning for oppgaven DeepOcean Generelt om undervannsoperasjoner ROVèr og bruk av ROV Overflatefartøy Dynamisk posisjonering Aktuelle standarder...12 KAPITTEL 2 LØFTEOPERASJONEN Undervanns løfteoperasjoner Krane TTS 100 TE Aktiv Hiv Kompensasjon Løfterammen Mattene Konkretisering av denne løfteoperasjonen Aktuelle problemstillinger...16 KAPITTEL 3 HJELPEMIDLER MS Office Excel Internet Skipsteknisk AS Polytec Simo...17 KAPITTEL 4 BEVEGELSE AV FARTØY OG KRAN Bevegelse av fartøy og kran Frihetsgrader Transferfunksjonen Kranbevegelser...19 KAPITTEL 5 HYDRODYNAMIKK Hydrodynamiske krefter Hydrodynamisk masse (Added mass) Hydrodynamisk demping/ drag Dynamiske kraftkomponenter Utregninger av krefter på grunn av vertikal lastbevegelse Utregning av krefter på grunn av bølgebevegelser: Den totale kroklasten Rykk/ Slakk i vaier Slamming...29 Resultat

5 KAPITTEL 6 SIMO Generelt Marintek og sintef Oppbygning Bølge kriterier Sys- fil Bemerkninger...33 Resultater...34 KAPITTEL 7 DET NORSKE VERITAS DNV`s standarder for denne oppgaven DNV Rules for Certification of lifting Appliances DNV Rules for Planning and Execution of Marine Operations, Sub Sea Operations Resultat...48 KAPITTEL 8 SAMMENLIGNING Sammenligning DNV Teoretisk Simo Fartøy...49 KAPITTEL 9 ALTERNATIVE METODER Forslag til alternative metoder Konklusjon: Aktuelle merknader Løftestroppene Test...52 Konklusjon...53 Videre arbeid...54 Litteraturliste...55 Referanser...55 Figur Liste...56 Vedlegg

6 KAPITTEL 1 INNLEDNING 1.1Bakgrunn og historikk Med økende vanndyp og varierende oljepriser går utviklingen mot at mer og mer av prosessutstyret plasseres på havbunnen. Dette gjør at den enkelte produksjonsplattform kan dekke mye større områder enn tidligere, eller at plattform kan utelates. På Norsk kontinental sokkel ligger det et nettverk av rørledninger som transporterer olje og gass fra produksjonsfeltene til kontinentet, og til Norge. Dybden disse ligger på varierer fra noen meter til 1000 m. Da verdien av transportert olje og gass er mange milliarder kr årlig, er det innlysende at skader på rørledningene vil få store økonomiske konsekvenser. Gassrørledningen Ormen Lange, strekker seg fra sleipner til Langeled South UK. Den er 525km lang og har en diameter på 1,12m. [1] For å hindre ytre skader anvendes støpte betong matter, disse legges over gassrørledningen som et beskyttende skjold. Dette utføres på følgende måte: Mattene fraktes til det aktuelle området ved hjelp av fartøyet Edda Fonn, hvor mattene ligger stablet på dekk. I arbeidsoperasjonen med å senke matten ned til havbunnen, sikres matten ved hjelp av en spesial- designet løfteramme av stål. Matten blir festet med nylon stropper til løfterammen, og ved hjelp av en kran senkes den gjennom plaskesonen og ned til røret. En ROV (Remotely Operated Vehicle) overvåker nedsenkninger til alle tider og passer på at rett posisjon oppnås før den utløser en låsemekanisme som gjør at matten løses fra løfterammen og legger seg over røret. Ved offshore arbeidsoperasjoner anvender DeepOcean DNV`s regler og standarder. Dette er kriterier som er satt for at en forskriftsmessig og sikker arbeidsmetode blir tatt i bruk. Når dette er tatt hensyn til, har DeepOcean kommet frem til et vær kriterium som tilsier at Hs (signifi kant bølgehøyde) = 2,5 m, med en tidsperiode på T= 8 s. Dette når de høyeste dynamiske faktorer er brukt, og løfte analyser er gjennomført.[2] Figur 1 Kapittel 1 - Innledning 6

7 1.2 Målsetning for oppgaven Formålet med oppgaven er å fi nne ut om det er mulig å utvide værvinduet slik at signifi kant bølgehøyde kan fastsettes til er høyere nivå. Videre om det er mulig, på en enkel og tidsbesparende måte å håndtere løfterammen ved montering/ demontering av matter, og manøvrering på dekk. For dokumentasjon skal det tas i bruk analyseverktøy, det skal også tas hensyn til DNV`s regelverk for marine løfteoperasjoner, og teoretiske beregninger. 1.3 DeepOcean Etter at Stolt Offshore fl yttet subsea avdelingen sin til Stavanger, ble det rom for andre aktører på dette området. I 1999 ble DeepOcean AS etablert, av Solstad Offshore ASA, Østensjø Rederi AS. Med 120 ansatte er det et selskap av stor betydning innen subsea tjenester, som jobber mot optimale løsninger innen avanserte undervanns operasjoner. Medeierne Solstad Offshore ASA og Østensjø Rederi AS har fi re velutstyrte fartøy som er spesialbygd for avansert undervanns arbeid, og disponeres av DeepOcean AS fusjonerte DeepOcean med Oceanteam Bergen, dette for å utvide markedet til å omhandle større deler av verden. Oceanteam opererer stort sett i Mexico, men har kontorer i Bergen, Amsterdam, Aberdeen, og Mexico. Oceanteam Bergen har 40 ansatte og en omsetning på 200 mill i året. Etter sammenslåingen av de to selskapene vil de ha totalt 160 ansatte og en forventet omsetning på 600 mill kr årlig. Dette representerer en økning på mer enn 20 %, sammenlignet med 2004.[11] Figur 2 Kapittel 1 - Innledning 7

8 1.4 Generelt om undervannsoperasjoner Undervannsoperasjon vil si at det er et arbeidsoppdrag som skal utføres under vann. Undervannsoperasjoner blir mer og mer anvendt innen offshore utviklingen. Dette på grunn av stadig større vanndyp som gjør det uforsvarlig om ikke umulig for dykkere å utføre jobben manuelt. Med svingende oljepriser er det ikke økonomisk å bygge ut de små og mellomstore gjenværende feltene med tradisjonelle plattformløsninger. De fl este store feltene i Nordsjøen har i dag nådd topp-produksjon, eller er på nedtur. Utvikling og installasjon av nye undervannsbrønner blir en del av framtidens løsninger sammen med nye plattformer. Det er et stort spekter av undervannsoperasjoner, her er noen få eksempler: Boring av undervannsbrønner Legging av rør Hyperbar sveising under vann Kartlegging av havbunnen Sammenkobling av rør Modulhåndtering ROVèr og bruk av ROV En ROV (Remotely Operated Vhicle) er et fjernstyrt undervannsfartøy. ROVen fjernstyres fra overfl aten av en operatør, og signalene går gjennom det som kalles en umbilical (navlestreng). ROV blir benyttet til store deler av undervannsoperasjonene, og er konstruert etter hvilke oppdrag de skal utføre. Typiske arbeidsoperasjoner for ROV: Generell observasjon Inspeksjon Survey Rengjøring Kutting og skjæring, festing og løsning av skruer og muttere Ventiloperasjoner Diverse assistanse ved installasjon og reparasjon/ vedlikehold Observasjon av dykkere Det fi nnes fl ere typer ROVèr, som survey ROV, inspeksjons ROV, og arbeids ROV. Oppgaven vil ikke gå inn på de forskjellige, men ta for seg spesielt arbeids ROVèn. Da det er denne som brukes i denne casen. Kapittel 1 - Innledning 8

9 Arbeids ROV Dette er vanligvis en stor og tung ROV, hvor arbeidet utføres av manipulatorene og utstyret/verktøyet på ROVèn. Det er mange og svært allsidige oppgaver som blir utført av denne type ROV, eksempler på dette kan være: Rengjøring, sliping, kutting, skruing, ventil utskiftning, bytte av moduler opp til 1,5 tonn. Disse ROVène blir vanligvis drevet elektrisk/hydraulisk for effektiv fremdrift. Elektromotoren driver en hydraulisk pumpe, og væskestrømmen styres av servoventiler eller proporsjonalventiler for å kunne gi rett pådrag til de enkelte thruster-funksjonene: Dette er funksjoner som: [3] Opp eller ned, fremover eller revers Rotasjon via senter på ROV, og rundt aksial lengderetning. Tilt/ pitch opp eller ned maks = 20 % Lateral/ sideveis høgre eller venstre Arbeids ROVèn har auto funksjoner som gjør at den kan: holde samme kurs så lenge det er ønskelig, holde samme dybde så lenge det er nødvendig, holde samme avstand til havbunnen når terrenget forandrer seg, og holde den i samme posisjon så lenge det er ønskelig. For å utføre arbeidsoperasjoner er den utstyrt med: transponder, sonar, dybdemåler, 3-4 kamera, 6-8 lys, manipulatorer, og eventuelle spesialverktøy for den spesifi kke oppgave.[3] En allsidig arbeids ROV har gjerne to hydrauliske pumper, som hver har sin funksjon. Pumper vil ikke bli omtalt mer, da dette ikke er relevant for oppgaven Installer DeepOcean`s nyeste ROV er Installer. Dette er en kraftig arbeids og survey ROV. Figur 3 Kapittel 1 - Innledning 9

10 TMS For undervannsfarkoster som skal arbeide stasjonært og på relativt dypt vann er det vanlig med en TMS (Tether Management System). Denne sjøsettes sammen med ROVèn og senkes ned til det aktuelle havdyp. Her frigjøres farkosten fra TMSèn, og er bare forbundet med en tynn kabel, som den drar med seg bort til arbeidsstedet. Kabelen spoles ut fra en vinsj på TMSèn, av praktiske årsaker er denne nøytral i vann. Selve TMSèn har negativ oppdrift, og henger i hovedkabelen (umbilical) som går opp til overfl aten og til en kran-bom. For å gi ROVèn ekstra beskyttelse ved sjøsetting kan TMSèn designes som et stålbur.[3] Overflatefartøy Overfl atefartøyene vil bevege seg i bølgene i større eller mindre grad, avhengig av utforming og designet på fartøyet. Dette virker inn på de ulike undervannsoperasjoner en kan gjennomføre, spesielt ved løfteoperasjoner, da kranen vil bevege seg i takt med fartøyet. Derfor stilles det svært forskjellige krav til fartøyet, ut i fra hvilke arbeidsoperasjon som skal utføres. Typer arbeidsoperasjoner er: Inspeksjon Vedlikeholdsoperasjoner Reparasjoner Survey Installasjon/ construction Det fi nnes et utall av krav som kan stilles ved valg av fartøy, uten å gå inn på dem alle, er her et lite men vesentlig utvalg. Typer krav som kan stilles: Dekk størrelse Stabilitet, lastekapasitet Krane kapasitet Moonpool, guidelines, osv DP kapasitet Dykker utstyr Transithastighet Helikopterdekk Kostnader og kostnadseffektivitet vil også alltid være et viktig utvelgelses kriteri. Aktuelle kostnader: Mobiliseringskostnader Dag rater Demobiliseringskostnader Kapittel 1 - Innledning 10

11 Edda Fonn Da Edda Fonn er det fartøyer som skal brukes i forbindelse med denne oppgaven er det tatt med litt spesielt om den. Edda Fonn er et design fra Skipsteknisk AS hvor en har renovert skipet i forhold til det som det skal benyttes til, nemlig ROV og survey oppgaver, samt lettere konstruksjonsarbeid. Dette gjenspeiles bl.a. i linjeføring hvor det er lagt vekt på at det skal utføres mye arbeid hvor hydroakkustisk utstyr skal brukes, samt at båten skal gjøre god fart og må ha en behagelig bevegelses karakteristikk. [4] Edda Fonn er utrustet med en 100 tonns aktiv heave kompensert kran, den har en moonpool på 7.2 x 7.2m hvor en kan montere et ODIM modul håndterings tårn med løftekapasitet på 30tonn.[4] Hoveddimensjoner: Lengde (o.a): 84.7m Bredde: 18.0m Skipet har diesel elektrisk framdriftsanlegg med generatoranlegg fra Mitsubishi/ABB på 4 x 1920 kw og to framdrifts thrustere fra Steer Prop på 2 x 2200 kw. Videre er det en inntrekkbar azimuth thruster i baugen, i tillegg til to tunneler, hvor den ene er av super silent type. Total effekt i baug er 3650 kw.[4] Figur 4 Kapittel 1 - Innledning 11

12 Dynamisk posisjonering Offshoreindustriens spesialfartøyer er avhengig av dynamisk posisjonering (DP). DP er et automatisk system som holder et skip i en gitt posisjon eller på en gitt kurs. Ofte kan avvikene være svært små, innenfor en meter. Dette forenkler arbeidet betydelig for manøvreringen av fartøyene som opererer ute på havet. Oppstår det feil, enten på utstyr eller at operatøren gir feil ordre, må det reageres raskt. Sjøfartsdirektoratet opererer med 3 forskjellige utstyrsklasser for DP systemer, som avhenger av type arbeidsoperasjon som skal utføres.[3] De tre utstyrsklassene er: 1. Ingen krav til redundans, en enkeltfeil kan være nok til at fartøyet mister posisjon. 2. En enkeltfeil i aktive komponenter, skal ikke kunne gi tap av posisjon. 3. Ingen enkeltfeil skal gi tap av posisjon. Det er også krav til fysisk atskillelse av systemer og brannbeskyttelse. Klasse 3 nyttes vanligvis når tap av posisjon kan få fatale utfall, som at det er dykkere stasjonert i vannet. I denne casen er det ikke tilfelle, men store verdier i form av ROVer utplassert, og det gjør at tap av posisjon kan føre til at ROVèn går tapt. Slike økonomiske konsekvenser gjør at utstyrsklasse 2 er brukt på Edda Fonn. [4] 1.5. Aktuelle standarder Ved marine operasjoner er det mange forskjellige standarder en kan velge å bruke, det kan være OD, NORSOK, SFT, ISO, DNV. DeepOcean har valgt å benytte seg av DNV`s standarder ved marine operasjoner. Det Norske Veritas (DNV) er en uavhengig stiftelse som arbeider for sikring av liv, verdier og miljø, og er en internasjonal leverandør av tjenester for risikostyring. DNV betjener mange næringer, men er spesielt rettet mot: Maritim Olje og gass Prosess Transport (vei og jernbane) Da det er den Maritime delen som blir brukt i denne oppgaven, vil dette bli nærmere omtalt senere i rapporten. Kapittel 1 - Innledning 12

13 KAPITTEL 2 LØFTEOPERASJONEN 2.1 Undervanns løfteoperasjoner I forbindelse med petroleumsindustrien er undervanns løfteoperasjoner en nødvendighet. Når brønner bores og vedlikeholdes, rørledninger legges, og som i dette tilfellet: betongmatter skal legges over gassrørledninger, er undervanns løft ikke til å komme utenom. Undervannsløft kan deles inn i 7 faser: Sjøsikring Avløft fra dekk Løft i luft Gjennomgang av plaskesonen Videre nedsenkning Landingsfasen Det mest kritiske, og det mest aktuelle i denne oppgaven er i plaskesonen. Bølgeamplituden er av stor betydning for hvordan løfteobjektet vil oppføre seg, og beregninger på dette er komplekse. Dette er mer omtalt i kapittel 5 hydrodynamikk Krane TTS 100 TE Kraner har et stort bruksområde innen industrivirksomhet som bygg og anlegg, offshorevirksomhet, transport og sjøfart. Knyttet til petroleumsindustrien har kraner hatt en kontinuerlig utvikling, ny teknologi medfører store utfordringer og krav om evne til stadig forbedring Løfteoperasjoner under vann er et eksempel. Kranen ombord på Edda Fonn er en 200 tonns hydraulisk offshore krane som er sertifi sert i henhold til DNV, Crane Rules for Ship to Ship lift and for Sea Lift. Kranen er utstyrt med en hovedvinsj og en akselererende vinsj. [1] Ved løft i sjø: Med enkel vinsj er maksimal løftekapasitet 50 tonn, ved dobbel øker maksimal løftekapasitet til 100 tonn for hovedvinsj. Den akselererende vinsjen har en maksimal løftekapasitet på 10 tonn. Kranen er hiv kompensert med en nøyaktighet på 90%. Antar for denne løfteoperasjonen, at kranen opererer med et utlegg på 3-4m, løftekapasiteten ved dobbel vinsj kan da settes til 100 tonn. Tekniske spesifi kasjoner er hentet fra vedlegg 1. Kapittel 2 - Løfteoperasjonen 13

14 Aktiv Hiv Kompensasjon AHC er en forkortelse for active heave compensation og er en betegnelse på et system som forsøker å oppheve innvirkningen av vertikalbevegelsen av en båt i sjøen. Systemet brukes som oftest i ved nedsetting av last på havbunnen. Ved å bruke AHC kan man sette ned og ta opp utstyr fra havbunnen eller andre faste installasjoner på en skånsom måte mens båten følger bølgebevegelsene i sjøen. Prinsippet bak et AHC system er at man beveger en aktuator eller vinsj på en slik måte at den vertikale båtbevegelsen utfases. For å måle disse bevegelsene bruker man en MRU (Motion Reference Unit). Ved å kombinere passive og aktive komponenter kan et mer energi økonomisk system oppnås. Normalt vil man kunne oppnå en kompensering på 90-95%. Ved små båtbevegelser vil kompenseringsgraden reduseres pga. absolutt målenøyaktighet på sensor Løfterammen Løfterammen (LR) er designer for å kunne løfte betongmattene som måler 5m*3m*0,3m. Når matten er festet til LR, skal den henge med slakk som vist på bildet.. Aktuelle data: [2] Målene til LR: 5,1*2,4*0,4m. Vekt: 1,3 tonn Laget av H-bjelker, HE 200 B Stålkvalitet: S355 Overfl atebehandling følger standard: NORSOK 7 Figur 5 For å få matten til å legge seg over rørledningen, og avlaste LR, må høyden mellom matten og LR være justerbar. Derfor anvendes runde slings som fester matten til de 5 løftepunktene på hver side av rammen. Hver lås er utstyrt med 3 låse plater og 1 fl ytedupp, under løfting vil vekten av matten tvinge låsesystemet til å lukkes. Ved svikt i låsesystemet, vil sikkerhetslåsene sikre at matten holdes på plass. Når matten skal frigjøres fra LR, åpner ROVèn sikkerhetslåsene, drar i vaieren og låsene åpnes.[2] Mattene Matten er laget av betong, med en tetthet på 2,4 (Tonn/m 3 ). Mål: 5*3*(0,3-0,6)m. Høyden på matten, kan varieres fra 0,3 til 0,6m. I beregninger er det brukt 0,6m. Som bildet over viser er matten satt sammen av mange små elementer, en faktor på 0,7 er derfor medregnet i volumet til matten, for å ta hensyn til dette.[2] Under støping av mattene er det, som fi g 5 viser lagt inn nylon tau, for løfting. Det er satt den begrensning at mattene kun skal/kan løftes 5 ganger innen de er på plass over røret. [1] Kapittel 2 - Løfteoperasjonen 14

15 2.2 Konkretisering av denne løfteoperasjonen Arbeidsoppdraget blir utført fra båt, Edda Fonn eller liknende båter med arbeids ROV, krane og plass til betongmattene på dekk kan utføre slike oppdrag. Edda Fonn har kapasitet til å ta med 80 matter hver gang den går ut, og totalt skal det legges ned 160 matter på Ormen Lange. En krane heiser en og en matte om bord i båten, stabler de i høyden (5-6), og sikrer dem med kjetting. Fartøyet frakter mattene til den aktuelle posisjonen, men på grunn av sikkerhetsmessige faktorer må løfteoperasjonen starte 50m fra røret. Dette pga risiko for skader på røret hvis noe skulle gå galt med løftet. Først blir ROVèn firet over bord, for så å posisjonere den i et sikkert område, for eksempel under fartøyet. Matten blir festet til LR med stropper, fem på hver side av LR. Dekk kranen løfter det hele over skutesiden og senker det ned til en dybde ca 10m over havbunnen. ROVèn overvåker den resterende delen av operasjonen, fartøyet og kranen posisjoneres over målet. ROVèn bekrefter korrekt posisjon på betongmatten og utløser sikkerhetslåsen på LR. Matten legger seg over røret. Fartøyet trekker seg så tilbake til sikkert område. ROVèn kontrollerer(visuelt) at matten er plassert i henhold til plan, og plasserer seg i sikkerhetssonen eller under fartøyet. LR returneres til dekk, og operasjonen gjentas. [1] Figur 6 Kapittel 2 - Løfteoperasjonen 15

16 2.3. Aktuelle problemstillinger Plaskesonen Værmessig er det plaskesonen som er den begrensende faktor, det er her det oppstår størst hydrodynamiske krefter på matten. Beregninger på dette blir utført i henhold til Det Norske Veritas regler, som regner med regulære sinusbølger, og som ikke tar hensyn til at matten er fl eksibel i kontakt med bølgene. For å belyse dette er det tatt i bruk analyse programmet SIMO, dette regner med realistiske bølger, og en matte som beveger seg i kontakt med bølgene. For å kunne sammenligne resultatene av dette programmet med noe, er det utført teoretiske håndberegninger, og beregninger i henhold til DNVs regler. Retur til dekk En annen begrensende faktor er dagens dekks arrangement, det er lite effektivt, og vanskelig å arbeide med i dårlig vær, spesielt med hensyn til sikkerheten til arbeiderne på fartøyet.. Hovedproblemet er at LR, om den er med eller uten matte skal over rekken på båten, den vil da svinge ukontrollert frem og tilbake, avhengig av hvor store bølger det er på sjøen. Når man skal feste en ny matte på LR, må man vente til den henger rolig nok til at dette lar seg gjøre, eller smelle/dunke den ned i dekk på fartøyet for å stoppe bevegelsene. Kapittel 2 - Løfteoperasjonen 16

17 KAPITTEL 3 HJELPEMIDLER 3.1 MS Office Excel Excel er et program fra Microsoft. Det er et matematisk hjelpemiddel, basert på bruk av regneark. Ved store mengder forskjellige beregninger, og hvor mange av dem er uavhengige av hverandre, er dette et godt hjelpemiddel. En kan enkelt manipulere forskjellige parametere for å få ut viktige verdier. Alle beregninger er utført i Excel, og ligger som vedlegg Internet Internet er fl ittig brukt for å hente frem opplysninger, og relevant informasjon. 3.3 Skipsteknisk AS Skipsteknisk AS ligger i Ålesund, og er et konsulentfi rma som driver med design av alle typer fartøyer. Skipsteknisk har hvert behjelpelig med opplysninger om Edda Fonn, alle data som er bukt om fartøyet er hentet herfra Polytec Polytec er en stiftelse som ble etablert i Haugesund i Stiftelsen Polytec har som formål å drive forskning og utvikling innen fagfeltene energi, miljø, gassteknologi og sikkerhet. Polytec har hvert svært behjelpelig med å bearbeide opplysningene fra Skipsteknisk, og bistått med analyseprogrammet Simo Simo Simo er utviklet av Sintef Marin i Trondheim, og en midlertidig lisens er tildelt HSH for bruk av dette programmet. Simo er et simulatorprogram, for sammensatte konstruksjonssystemer, som tar hensyn til bølgefrekvens, fleksibel modellering, stasjonere og hydrodynamiske krefter, og samm enkoblingsmekanismer. Peter C Sandvik fra Marintek er en av de som har laget dette programmet. Han har hvert særdeles behjelpelig med å forklare hvordan Simo fungerer. Også ved de teoretiske beregningene er hans ekspertise benyttet. Kapittel 3 - Hjelpemidler 17

18 KAPITTEL 4 BEVEGELSE AV FARTØY OG KRAN 4.1. Bevegelse av fartøy og kran Vann som strømmer rundt legemer med skarpe kanter vil generere virvler. Slike virvler virker dempende på bevegelsene av et skip Frihetsgrader Et fartøy i bølger kan ses på som et stivt legeme. Bevegelser som fartøy og andre fl ytende konstruksjoner blir utsatt for ved bølgebevegelser kan deles opp i tre akseretninger, og rotere om tre akser. Dette kalles også bevegelse i 6 frihetsgrader: [8] Langskips bevegelse...jag Tverrskips bevegelse...svai Vertikal bevegelse...hiv Rotasjon om langskips akse... Rull Rotasjon om tverrskips akse... Stamp Rotasjon om vertikal akse...gir Transferfunksjonen For å fi nne hvordan fartøyet beveger seg i lineære bølger, må man fi nne sammenhengen mellom ekistasjonskraft og respons. Beregningene er basert på at bølgene er harmoniske, dvs. regulære sinusbølger. Den hydrodynamiske transferfunksjonen, eller overføringsfunksjon som det også heter, er en funksjon av bølgefrekvensen og bølgeamplituden. Utgangspunktet for å fi nne transferfunksjonen er den dynamiske likevektsligningen for fartøyet. Disse utregningene er særdeles kompliserte, og oppgaven har tatt utgangspunkt i allerede utregnet transferfunksjon for Edda Fonn, for å bruke disse videre i fartøy og kranbevegelser. RAO (Respons Amplitude Operations) er transferfunksjonen i forbindelse med bølgeperiode, en skiller også her mellom bevegelser i de 6 frihetsgradene. Viser til vedlegg 3. Det aktuelle i denne oppgaven er den vertikale hiv bevegelsen, og rotasjonen om tverrskips akse stamp. Når båten ligger mot bølgene, og ved harmoniske bølger, kan rull bevegelsen utelukkes fra problemstillingen. Selv om rull settes til å være ubetydelig når bølgene kommer på båten forfra, er ikke dette tilfelle i virkeligheten. Det mest Kapittel 4 - Bevegelse av fartøy og kran 18

19 realistiske ville vert om man satt rulle bevegelsen til grader siden sjøen er retningsfordelt.[5] Kranbevegelser Under marine operasjoner vil det være en kobling mellom skipets bevegelse og kransystemets bevegelse. For å kunne regne på kranens bevegelse, må en derfor fi nne båtens bevegelse i bølgene for så å overføre denne til kranen. En modifi kasjon her er at en regner på regulære bølger. I virkeligheten har vi ikke regulære bølger, men irregulære. Realistiske bølger er ikke sinusbølger med energi samlet ved en enkeltperiode, men irregulære og inneholder energi ved en rekke perioder. Med utgangspunkt i RAO fra Edda Fonn kan en regne ut bevegelse i vertikalretningen. Som en ser av RAO beskrivelsen hiv og stamp, varierer utslaget etter bølgeperiode, og for hver bølgeperiode kan en ha et varierende antall bølgeamplituder. Figur 7 En bølgeperiode kan måles fra bølgetopp til bølgetopp. Amplituden kan variere fra 0 til veldig store utslag, dermed kan en få uendelig mange forskjellige variasjoner mellom periode og amplitude. I det aktuelle arbeidsområdet (Ormen Lange) er det utført bølgemålinger siden 1950-tallet, det er derfor mulig å fi nne de mest sannsynlige kombinasjonene og regne på disse. Med hjelp fra Polytec i Haugesund og design manualen til Statoil, for Ormen Lange er det funnet en modell for dette. Modellen Jonswap(Joint North Sea Wave Amplitude Measurement Project), brukes i kystområdene og er nærmest en matematisk oversikt over de bølgemønstre og sjøtilstander man kan fi nne i Nordsjøen.[9] Kapittel 4 - Bevegelse av fartøy og kran 19

20 Etter denne formelen begrenses midlere bølgeperioden i forhold til signifi kant bølgehøyde. T m =0,92*6,3*(1+H s )^(0,33+0,0029*H s ) [9] Hvor: T m - Midlere bølgeperiode (s) 0,92 - Innenfor 92 % av bølgespekteret 6,3 - Faktor for Ormen Lange feltet H s - Signifi kant bølgehøyde (m) 0,337 0,0029 Konstanter. For å få med absolutt det meste av bølgespekteret, er vanlig å ta med en maks og en min verdi for bølgeperioden, i dette tilfellet brukes T m ± 2 s Tabellen under viser bølgeperiodene etter bruk av formelen ovenfor. Den viser tydelig hvordan bølgeperioden øker med økende signifi kant bølgehøyde. For å fi nne hiv og stamp amplitude ved de aktuelle tidsperiodene i tabellen benyttes følgende formler: A h = RAO*A [9] A s = x*sin(rao*a) [9] Hvor: A h - hiv amplitude (m) A s - stamp amplitude (m) RAO - Respons Amplitude Operations (deg) x - avstand fra krane til båtens midtpunkt langs x-akse (m) Ut fra tegninger av dekksarrangement 21,73m. Kapittel 4 - Bevegelse av fartøy og kran 20

21 Begrensning: Ved beregning av stamp amplituden brukes her x som avstand fra krane til båtens midtpunkt. Dette er korrekt i de tilfeller hvor kranes arm opererer 90 på skutesiden, som er det vanligste. I motsatt tilfelle, hvis kranes arm er vendt fremover vil stamp amplituden minke. Er den vendt bakover vil stamp amplituden øke. Ut fra dette kan en si at den gunstigste posisjonen for kranen å arbeide i vil være vendt fremover. Dette er før en tar hensyn til at kranens løfte kapasitet begrenses av utslaget på armen. Tabellen over viser hvilke utslag hiv og stamp medfører hver for seg i regulære bølger. Disse verdiene er beregnet uavhengig av hvilken innvirkning de har på hverandre. Dette kan være innvirkninger som at de kan utfase hverandre. For å ta hensyn til dette må fasevinklene inkluderes når den totale samlede amplituden beregnes. Fasevinkelen angir om maksimal bevegelse kommer tidsmessig før eller etter maksimal bølgehevning. For å fi nne de aktuelle fasevinklene i akkurat de periodene som er beregnet for Ormen Lange feltet, tar man utgangspunkt i RAO Displacements data, og leser av vinklene. Man må også regne med er tidsintervall, for å kunne fi nne maksimalt amplitude utslag for hver signifi kant bølgehøyde. Kapittel 4 - Bevegelse av fartøy og kran 21

22 Hvor: K bevegelse - Kran bevegelse (m) - Variabel, her fra Fasevinkel (rad) Følgende formler er her benyttet: K bevegelse = [9] Under vises hvordan dette kan fremstilles grafi sk. Dette eksemplet viser signifi kant bølgehøyde 10m, og med et tidsintervall T makks. Som det kommer frem, er den blå grafen hiv bevegelse i de varierende faser, den rosa stamp, og den sorte viser det maksimale utslaget dette får på kranen når fasen er tatt hensyn til. Figur 8 Det komplette bilde av situasjonen får man først når man har kombinert hver av de 20 signifi kante bølgehøydene med de tre forskjellige tidsintervaller funnet tidligere. Man får da 60 slike grafi ske bilder, hvor man velger ut det maksimale utslaget som akkurat denne kombinasjonen gir. Når dette settes sammen får man et resultat som viser den største kranbevegelsen man kan få i de forskjellige signifi kante bølgehøyder. Dette ser slik ut: Figur 9 Kapittel 4 - Bevegelse av fartøy og kran 22

23 KAPITTEL 5 HYDRODYNAMIKK 5.1. Hydrodynamiske krefter Ved senking av en last gjennom bølgesonen og vannrommet vil det kunne oppstå meget store krefter på systemet. Dette er et stort problem som gjør at offshore installasjon og intervensjon ofte må utføres i sommerhalvåret. De store kreftene skyldes at bølgene kan løfte lasten slik at vaieren blir slakk, og det blir et rykk når vaieren strammes ved at lasten faller ned. Ytterligere krefter oppstår ved at bølgene kan trekke lasten ned. Reduksjon av vaierkrefter kan oppnås ved å synkronisere lastens bevegelse med båtens bevegelse i bølgene (aktiv hiv kompensasjon), eller ved å bruke kraftstyring, hvor det kobles tilbake fra vaierkraften. Hydrodynamiske krefter oppstår også som et resultat av at fartøyet beveger seg i bølgene og drar lasten med seg gjennom vannrommet. De hydrodynamiske beregningene er noe forenklet, og tar ikke for seg irregulære bølger, men regulære sinusbølger. De foregående resultatene, perioder og kranbevegelse er brukt i de hydrodynamiske beregningene. Masse Når lasteobjektet er i luft W = m*g [7] Hvor: m - Massen (kg) g - Tyngdens akselerasjon (9,81 m/s 2 ) W - Vekt (N) For LR og matte utgjør dette: W= (15,2 tonn+1,3tonn)* m/s 2 9,81 =161,865 kn. Når objektet er neddykket, vil den får en oppdrift, O, denne er lik vekten av det fortrengte væskevolumet. Objektets neddykkede vekt blir dermed differansen mellom vekt i luft og oppdrift. Hvor: [7] - Vannets tetthet, vanligvis (1025 kg/m 3 ) V - Neddykket volum (m 3 ) Kapittel 5 - Hydrodynamikk 23

24 Objektet vil si matten og LR, V(neddykket volum) vil variere etter hvor mye av objektet som er under vann. Oppgaven deler objekter i 6, og ser hvordan den neddykkede kraften varierer. 1. 1/3 av matten er neddykket 2. 2/3 av matten er neddykket 3. Hele matten er neddykket 4. Hele matten + 1/3 av LR er neddykket 5. Hele matten + 2/3 av LR er neddykket 6. Matten og LR er neddykket Vedlegg 4, viser beregningene Hydrodynamisk masse (Added mass) Når objektet er neddykket, kan det kreve vesentlig større kraft å akselerere lasten enn i luft. Dette fordi når objektet akselereres, må en del vann foran og bak også akselereres for fortsatt å være i kontakt med objektet. Kraften som skal til for å gi det neddykkede lasteobjektet en viss akselerasjon, a, er gitt ved: F 1 = M*a [7] Hvor: M - totale dynamiske massen.(kg) Gitt ved: M = m + m aa [7] Hvor: m a - hydrodynamisk masse.(kg) M = kg Nødvendig kraft for å gi den samme akselerasjon i luft: F 0 = m*a [7] Tilleggskraften som skyldes at objektet er neddykket, blir: F a = F 1 - F 0 = (M - m)*a = m a *a [7] Hydrodynamisk masse er avhengig av geometrien på objektet, og vil være forskjellig i de tre hovedretningene x, y, og z, dersom lasteobjektet ikke er symmetrisk. I dette tilfellet tar oppgaven for seg hydrodynamisk masse i z-retningen, som er vertikalretningen. Kapittel 5 - Hydrodynamikk 24

25 5.4. Hydrodynamisk demping/ drag Kraften som kreves for å føre et objekt med en viss hastighet gjennom vannet kalles for strømningsmotstand, eller hydrodynamisk drag. Det er fl ere forhold som er grunn til dette: Oppstuvningstrykk på forsiden av objektet Redusert trykk på baksiden av objektet Hvirvelavløsning, oftest ved skarpe kanter Kreftene regnes ved hjelp av en koeffi sient, Cd (drag koeffi sient), denne er avhengig av objektets form, og er proporsjonal med kvadratet av strømningshastigheten. [7] Hvor: - tetthet (kg/m 3 ) A - tverrsnittsareal mot strømningshastighet ( ) v - strømningshastighet på grunn av kranens og på grunn av bølgenes hastighet (m/s) C d - drag koeffi sient Drag koeffi sient er satt til 6, erfaringsmessig vurdering fra Peter C Sandvik. Som følge av at det er to strømningshastigheter, får en også to forskjellige drag krefter Dynamiske kraftkomponenter Dynamiske kraftkomponenter er et slags samlebegrep for fl ere varierende krefter. Det er fi re slike dynamiske krefter: Krefter på grunn av lastbevegelse Krefter på grunn av bølgebevegelse Krefter på lange elementer Krefter på fl eksible rør I denne casen er det verken lange elementer eller fl eksible rør, så dette vil ikke bli sett nærmere på Utregninger av krefter på grunn av vertikal lastbevegelse: Treghetskraft: F ml = (m+m a )*a 1 [7] Hydrodynamisk drag: [7] Hvor: a 1 - Akselerasjon pga. lastbevegelsen (m/s 2 ) v 1 - Hastighet pga. lastbevegelsen (m/s) b 2 - drag koeffi sient, settes også til 6. [5] Kapittel 5 - Hydrodynamikk 25

26 Dersom ikke objektet har meget stor hydrodynamisk masse, eller henger på stort dyp, vil egenperioden for aksialsvingninger normalt ligge under 1-2 sekunder. Dette er vesentlig kortere enn de periodene som er aktuelle for vanlige kranbevegelser, fra 6-7 sekunder og oppover, avhengig av sjøtilstand og fartøy.[7] Man kan da regne med at lastobjektet følger kranbevegelsene, uten resonansforsterkning. Neglisjeres resonanseffekter, vil kraftbidragene på grunn av lastbevegelse bli: Treghetskraft: [7] Hydrodynamisk drag: [7] Hvor: ak - Akselerasjon pga. kranbevegelsen (m/s2) vk - Hastighet pga. kranbevegelsen (m/s) Ved bruk av beregning av treghetskraft og hydrodynamisk drag, vil grafisk fremstilling av dette se slik ut: Det kommer tydelig frem at drag kreftene er flere ganger større enn treghetskreftene. Vil en forsøke å redusere drag kreftene kan en forandre på areal eller hastigheten til kranen. Drag koeffisienten følger utformingen til objektet og kan vanskelig forandres. Figur 10 Figur 11 Kapittel 5 - Hydrodynamikk 26

27 Utregning av krefter på grunn av bølgebevegelser: Bølgekrefter på et væskeelement i bølgeoverfl aten er tilstrekkelig til å akselerere elementet : [7] Hvor: a b - Akselerasjon pga. bølgebevegelser (m/s 2 ) Erstattes væskeelementet med et lastobjekt (med tilhørende hydrodynamisk masse) som holdes i ro, vil tilsvarende dynamiske krefter overføres via løftewiren. Amplituden av treghetskreftene blir: [7] Figur 12 Hydrodynamisk drag på grunn av bølgebevegelsen alene: [7] Hvor: v b - Hastighet pga. bølgebevegelse (m/s) Amplituden av hastighet og akselerasjon i bølgen, nær overfl aten er gitt ved: [7] Hvor: z b - Amplitude (m) T - Bølgeperiode, ved den aktuelle amplitude (s) Bølgebevegelser og dermed bølgekrefter avtar nedover i dypet, og er derfor mest kritisk i plaskesonen. Kapittel 5 - Hydrodynamikk 27

28 Figur 13 Det er verdt å merke seg at drag kreftene på grunn av bølgebevegelser er vesentlig større enn drag på grunn av kranbevegelsene. I motsetning til drag pga. kranbevegelser, er det bare mulig å redusere denne ved å forandre arealet. Totale hydrodynamiske krefter I forenklede beregninger som denne er det vanlig å summere bidragene fra de forskjellige komponentene kvadratisk. Antagelsen er ikke korrekt, men nøyaktigheten blir akseptabel ved beregning av enkle systemer under normale forhold. [5] [7] Den totale kroklasten Den totale kroklasten fi nnes ved: [7] For F w, neddykket er brukt to verdier: En for matten 1/3 neddykket, og en for når hele systemet er neddykket. Den høyeste kroklasten får en i plaskesonen. Ut fra disse beregningene er kapasiteten på kranen stor nok til å legge ut matter i en signifi kant bølgehøyde på over 10m. Dette uten at det er tatt hensyn til andre faktorer Rykk / Slakk i vaier Slakk i vaier fører til rykk krefter, disse kreftene kan gi en tilleggsvekt på 50 tonn mer enn den beregnede kroklasten[6]. Rykk krefter er vanskelig å beregne, og det er vanlig at man setter en lastbegrensning før rykk oppstår.[5] Slike rykk kan føre til unødig slitasje, og løftestroppene eller matten kan bli Kapittel 5 - Hydrodynamikk 28

29 skadet. I verste fall kan det føre til skader på kranen. For å unngå slakk i vaieren, må den neddykkede kraften (også kalt den statiske) være større enn den hydrodynamiske.[5] > Som det kommer fram av bildet under må signifi kant bølgehøyde settes til: fra 4.5 til 7m. En ser også at det er av betydning om bølgeperioden er kort eller lang, krappe bølger (med kort periode) gir større krefter. Er perioden lang, kan en operere i større bølger. Figur Slamming I disse forenklede beregningene er det ikke tatt hensyn til slamming. Slamming blir påvirket av farten på bølgen og dens periode. Ved korte bølgeperioder (krappe) bølger vil slamming kreftene være større enn ved lange bølgeperioder.[5] Resultat Kapasiteten til kranen er på 100 tonn. Ut fra beregningene her, er dette ingen begrensning. Rykk i vaieren forekommer ved signifi kant bølgehøyde over 4.5-7m avhengig av perioden til bølgen. Arbeidsoperasjoner i bølgehøyde over dette bør derfor ikke forekomme, da det er usikkert hvor mye ekstra last som må medregnes pga. dette. [5] Kapittel 5 - Hydrodynamikk 29

30 KAPITTEL 6 SIMO 6.1. Generelt Simo er et simulatorprogram for sammensatte konstruksjonssystemer, som tillater ikke- lineære effekter å bli inkludert i bølgefrekvensområdet. Fleksibel modellering, stasjonære krefter og sammenkoplings mekanismer er inkludert. Resultatet fra programmet kan bli presentert som tidsintervaller, statistikk, og spektral analyser av alle krefter og bevegelser av alle elementer i analyse systemet Marintek og sintef Sintefer en forkortelse for Stiftelsen for industriell og teknisk forskning ved Norges tekniske Naturvitenskaplige Universitet. Sintef-gruppen er Skandinavias største uavhengige forskningsorganisasjon. Sintef Marin består av Marintek (Norsk Marinteknisk Forskningsinstitutt AS), Sintef Fiskeri og havbruk AS, og avd. Marin miljøteknologi Ved hydrodynamiske beregninger, og anvendelse av Simo, har Marintek vist seg å være et nyttig sted å innhente hjelp og informasjon Oppbygning Simo er bygd opp av 6 moduler: [12] Inpmod I denne modulen er det mulig å importere data fra andre programmer, som for eksempel hydrodynamikk-programmer. Er man ikke så heldig å ha slike programmer må man sette sammen en fi l selv. Simo er et dos basert program, derfor må man lage alle kommandoene for hånd. Dette gjøres på følgende måte: Manipulere body data For å modellere matten og løfterammen må de deles opp i fl ere elementer. Matten er delt opp i 9 elementer, hver av de som stive parallelle stenger som er festet i hverandre. Fjærer er brukt til å feste matte rekken til hverandre, og til å begrense vinkelutslaget dem imellom. Kapittel 6 - Simo 30

31 SIMO kan i utgangspunktet ikke regne på bøyelige legemer. Derimot kan det regne på stive, sammenkoplete legemer, også i plaskesonen. Løfterammen er delt opp i 4 elementer, og det er tatt med 4 slings til å løfte rammen med. For fartøyet kan man enten bruke komplett sett av hydrodynamiske data som bølgekrefter, hydrodyn. masse og drag, samt massematrise og hydrostatisk stivhetsmatrise, regnet med WADAM eller WAMIT eller tilsvarende programmer, eller: RAO data + massematrise + hydrostatisk stivhetsmatrise. De siste to datagruppene kan man til nød ta fra et annet, liknende fartøy Det fantes ikke data for Edda Fonn som det var mulig å bruke i forbindelse med Simo, derfor er det lagt inn en annen båt: Normand Cutter. Når alle data er lagt sammen i en fi l, kan den leses av Simo. Stamod Denne delen av Simo leser og kontrollerer system beskrivelsene lagt inn i inpmod. I denne delen kan man beskrive hvilke bølgetilstand og vindforhold man ønsker å få ut resultater på. Antall frihetsgrader bestemmes også i denne delen, sammen med posisjonering. Statisk tilstand: kalkulering av likevekt og hydrodynamiske krefter, plotte inn antall thrustere osv. Dynmod Simulering av systemet blir gjennomført i denne delen. Man må: Sette simulatorparametre, analyseparametre, metodeparametre, lagringsparametre og tids domene simulering. Det er i denne delen mesteparten av utregningene fi nner sted. Outmod Hensikten med outmod er å klargjøre plot av statisk system geometri, og å analysere resultater fra simuleringen. S2xmod og Plomod Hvis man skal overføre data fra Simo til et annet data program, kan det ordnes her. Statistikker og plot kan man også få ut her. Plomod blir ikke brukt i denne oppgaven. Resultater tas ut av S2xmod. Kapittel 6 - Simo 31

32 6.3. Bølge kriterier Ved bruk av simo er det mange kriterier å velge mellom. Når det gjelder bølger er det spesielt to som er vanlig å bruke, det er Pierson-Moskowitz, og Jonswap metoden. Kort om de to: Pierson-Moskowits Ved bruk av denne metoden, regner man med gjennomsnittlig bølgehøyde og periode. Når det over lengre tid har hvert vind, vil bølgene oppføre seg annerledes enn om det nettopp hadde blåst opp. Bølger etter denne metoden er gjerne lange og stabile, og man får en likevekt mellom vind og bølger. Jonswap Denne metoden utrykker bedre bølgene når det blåser opp fra stille sjø. Bølgene er korte og krappe, men reduseres etter hvert ved økende vind. Regner på den perioden hvor bølgeenergien er størst. Da det er mest vanlig å bruke Jonswap, er det denne metoden som er valgt til oppgaven Sys- fil Sys-fi len er den fi len hvor man registrerer alle relevante data for den aktuelle situasjonen. Da denne fi len, når alle data er lagt inn, er på 100 sider, er det bare tatt med et lite utdrag fra fi len som beskriver noen av de mulighetene som fi nnes i programmet. Sys-fi len kan leses av inpmod og stamod. ================================================== IRREGULAR WAVE SPECIFICATION ================================================== CHIRWA WA IWASP1 IWADR1 IWASP2 IWADR WAVE SPECTRUM WIND SIWAHE SCWAPE (13) WAVE DIRECTION PARAMETERS WADIR1 EXPO1 NDIR ================================================== Kapittel 6 - Simo 32

33 For hver bølgehøyde og periode må et slikt utdrag lages, kjøres gjennom simo, og man får ut data. Hver bølge må ha et unikt navn, og for hver bølge som velges og kjøres gjennom simo, får man fem resultatfi ler ut. Under er beskrevet hva de forskjellige parametrene betyr, og den informasjon som behøves mht bølger for å kjøre den gjennom simo. Hvor: CHIRWA- Irregulære bølger WA Navn på den spesifi kke bølgen IWASPI 22- Jonswap spektrum, 2 parameter IWADRI 1- Bølgesprednings kode IWASP2 Bølgespektrums kode IWADR2- Bølgespektrums kode SIWAHE- Signifi kant bølgehøyde SCWAPE- Bølgeperiode WADIR1- Gjennomsnittlig bølge retning, vind sjø EXPO1- Eksponent for cosinus spredning, vind sjø NDIR1- Antall retninger spredningen oppstår i, ujevnt tall Som man kan forstå er det menge måter og konstruere ønskelige forhold. Noen av de ulike parameterne er allerede fastsatt av programmet. Oppgaven tar utgangspunkt i det viste oppsettet, men med varierende bølgehøyde og periode. På samme måte må man bygge opp betongmatten og LR. Som forklart ovenfor må denne deles i mange små elementer for så og settes sammen ved hjelp av stive fjærer. Dette vises i vedlegg Bemerkninger Innputt[5] Siden mattene ikke er helt tette kan man erfaringsmessig spesifi sere noe lavere hydrodynamiske koeffi sienter. Det er simulert at matten henger etter fi re stropper, dette er ikke tilfellet, da de henger etter ti. Siden modellen som er laget av matten er antatt stiv i lengderetningen, får man den samme virkningen som om man har mange opphengnings punkter. Edda Fonn er byttet ut med Normand Cutter, dette vil få innvirkning på resultatet, sammenligning må foretas. Simo regner på irregulære bølger, og tar hensyn til rykk/ slakk i vaier Simo tar også hensyn til vind, og vindretning om det er ønskelig Det er to ulike metoder for bølgeberegning i simo: Pierson- Moskowitz metode og Jonswap metode. Kranbommen står 90 grader på skutesiden. Fartøyet er posisjonert opp mot bølgene, dvs 180 grader. Kapittel 6 - Simo 33

34 Resultater Ulike perioder og bølgehøyder er benyttet, og resultatet ble som følger: Alle verdier i de følgende tabeller er gitt i kn. For bølgehøyde 2,5m, periode 9s, 180 grader: Statistics of series. Point 1 to 3000 Iarr Minimum Maximum Mean Std.dev Name TotalforceLIFTW TotalforceSLING TotalforceSLING TotalforceSLING TotalforceSLING TotalforceLROPE TotalforceLROPE TotalforceLROPE TotalforceLROPE4 For bølgehøyde 2,5m, 10s, 180 grader Statistics of series. Point 1 to 3000 Iarr Minimum Maximum Mean Std.dev Name TotalforceLIFTW TotalforceSLING TotalforceSLING TotalforceSLING TotalforceSLING TotalforceLROPE TotalforceLROPE TotalforceLROPE TotalforceLROPE4 For bølgehøyde 2,8m, periode 10s, 180 grader: Statistics of series. Point 1 to 3000 Iarr Minimum Maximum Mean Std.dev Name TotalforceLIFTW TotalforceSLING TotalforceSLING TotalforceSLING TotalforceSLING TotalforceLROPE TotalforceLROPE TotalforceLROPE TotalforceLROPE4 Kapittel 6 - Simo 34

35 For bølgehøyde 2,8m, 11s, 180 grader Statistics of series. Point 1 to 3000 Iarr Minimum Maximum Mean Std.dev Name TotalforceLIFTW TotalforceSLING TotalforceSLING TotalforceSLING TotalforceSLING TotalforceLROPE TotalforceLROPE TotalforceLROPE TotalforceLROPE4 For bølgehøyde 3,0m, 9s, 180 grader Statistics of series. Point 1 to 3000 Iarr Minimum Maximum Mean Std.dev Name TotalforceLIFTW TotalforceSLING TotalforceSLING TotalforceSLING TotalforceSLING TotalforceLROPE TotalforceLROPE TotalforceLROPE TotalforceLROPE4 For bølgehøyde 3,0m, periode 10s, 180 grader Statistics of series. Point 1 to 3000 Iarr Minimum Maximum Mean Std.dev Name TotalforceLIFTW TotalforceSLING TotalforceSLING TotalforceSLING TotalforceSLING TotalforceLROPE TotalforceLROPE TotalforceLROPE TotalforceLROPE4 Kapittel 6 - Simo 35